Исследователи разработали беспроводной мягкий магнитный робот (WSMR) с массивом микроигл, способный одновременно проводить электростимуляцию и доставлять лекарства для лечения желудочно-кишечных расстройств. Устройство толщиной всего 1 мм получает энергию через беспроводную передачу мощности и может поместиться в стандартную желатиновую капсуле размера 000.
Робот состоит из трех ключевых компонентов: магнитного слоя для навигации под воздействием внешних полей, модуля беспроводной передачи энергии для непрерывной работы и массива микроигл двойного назначения, которые служат одновременно биоэлектродами и резервуарами для лекарств с контролируемым высвобождением через биодеградацию кончиков. Конструкция из мягких материалов обеспечивает значительное изменение формы, облегчая точное пространственное наведение терапевтических патчей.
Система беспроводной передачи энергии работает на частоте 13 МГц. На расстоянии 6 см с сопротивлением нагрузки 1000 Ом система выдает выходное напряжение 608 мВ и достигает эффективности передачи 86,7%. Эффективная передача энергии наблюдается в пределах 14 см, что подходит для работы внутри человеческого тела даже через биологические ткани.
Микроиглы изготовлены из биоразлагаемого полимера GelMA и способны проникать в ткани при магнитном поле свыше 150 мТл. В экспериментах с тканями свиньи микроиглы, нагруженные ацетилхолином, увеличили натяжение ткани с базовых 8,2 мН до 28,4 мН в течение 30 минут — рост на 246%. Около половины загруженного инсулина высвобождается из кончиков микроигл за 12 часов, а более 60% — за 48 часов.
Тестирование электростимуляции показало, что напряжение мышечного сокращения значительно зависит от параметров стимуляции. При фиксированной ширине импульса 10 мс минимальное дифференциальное напряжение 1,5 мН наблюдалось при 1 В/1 Гц, а пиковое значение 19,7 мН — при 12 В/50 Гц. Капсула полностью растворяется в смоделированной желудочной среде (pH 3,3) за 20 минут, после чего робот активируется.
Разработка представляет значительный прорыв в области мягкой робототехники для минимально инвазивных медицинских вмешательств. Система открывает новые возможности для персонализированной нейромодуляции и контролируемого высвобождения лекарств при лечении сложных желудочно-кишечных расстройств, включая воспалительные заболевания кишечника и синдром раздраженного кишечника.
Источник новости и обложки: advanced.onlinelibrary.wiley.com